(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素基板上の炭化珪素層の表面に第１レジストパターンを形成する第１マスク形成工程と、
前記第１レジストパターンを形成した前記炭化珪素層に第１導電型の不純物イオンを注入する第１イオン注入工程と、
前記第１レジストパターンをエッチングにより幅を減少させた第２レジストパターンを形成するとともに前記第２レジストパターンに覆われていない前記炭化珪素層の表面に堆積層を形成する第２マスク形成工程と、
前記第２レジストパターンを形成した前記炭化珪素層に前記堆積層を介して第２導電型の不純物イオンを注入する第２イオン注入工程とを備えたことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
第２マスク形成工程のエッチングは、堆積効果ガスと酸素ガスとの混合ガスを使用してドライエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
第２マスク形成工程のエッチングは、
第１レジストパターンの幅をＷ１、第２レジストパターンの幅をＷ２、
第１レジストパターンの高さをＨ１、第２レジストパターンの高さをＨ２、
Ｗ１−Ｗ２をΔＷ、Ｈ１−Ｈ２をΔＨとして、
ΔＷが正の値であってΔＨ／ΔＷで定義されるトリミング比が最小となる条件の堆積効果ガスと酸素ガスとの混合比で行うことを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
炭化珪素層に注入された第１導電型の不純物イオンおよび第２導電型の不純物イオンを活性化する活性化アニール工程をさらに備え、前記活性化アニール工程は、第２レジストパターンと堆積層とを加熱して炭化させた保護層を前記炭化珪素層の表面に付着させてアニールすることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素半導体装置である大電力用の炭化珪素縦型ＭＯＳＦＥＴの製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素半導体装置の一種である炭化珪素ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法において、オン抵抗のそろった炭化珪素ＭＯＳＦＥＴを得るためには、チャネル長を均一にして閾値電圧をそろえる必要がある。
均一なチャネル長を得るために、従来の炭化珪素半導体装置の製造方法においては、炭化珪素基板の上に無機材マスクパターンの形成、第１導電型の不純物のイオン注入、無機材マスクパターンの上への無機材膜の形成とそのエッチバック、第２導電型の不純物イオンの注入を順に行うことにより、無機材マスクパターンを拡幅した部分に自己整合的にチャネル領域を形成していた（例えば特許文献１）。
【０００３】
また、従来の薄膜トランジスタの製造方法においては、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）部を自己整合的に形成する方法として、ゲート電極となる膜の上に基部の幅が頂部の幅より大きなレジストパターンを形成後、ゲート電極となる膜を除去し高濃度イオン注入、ドライエッチングによるレジストパターンの厚さの一部の除去、ゲート電極となる膜を除去し低濃度イオン注入を順に行う方法があった（例えば特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１２８１９１号公報（第９〜１３頁）
【特許文献２】特開２００２−３４３８１０号公報（第４〜６頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような従来の炭化珪素半導体装置の製造方法においては、無機材マスクパターンの拡幅のために無機材膜の全面エッチバックを行っていたので、無機材マスクパターンを拡幅した部分の形状がばらつき、拡幅前の無機材マスクパターンと比較して断面形状のエッジ部分が丸まったり側面部分の傾斜角度が一定にならなかったりして、基底部分の拡幅の長さがばらつくことがあった。このように拡幅前の無機材マスクパターンから断面形状を等角写像的に変化させて拡幅することができないため、拡幅した部分に形成されるチャネル領域の幅が一定にならずに、オン抵抗がばらつくという問題があった。
【０００６】
また、従来の薄膜トランジスタの製造方法にあるような、基部の幅が頂部の幅より大きなレジストパターンの厚さの一部をドライエッチングにより除去することによりレジストマスクの幅を減少させる方法を、炭化珪素半導体装置のチャネル領域の自己整合的な形成方法に適用した場合には、レジストパターンに覆われていない炭化珪素層の表面がプラズマにさらされることにより、チャネル領域となる炭化珪素膜の表面にプラズマダメージによる電荷が発生し、炭化珪素半導体装置の閾値電圧が変動するといった問題が起こり得た。
【０００７】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、チャネル長が均一で閾値電圧がそろった炭化珪素半導体装置を自己整合的に製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板上の炭化珪素層の表面に第１レジストパターンを形成する第１マスク形成工程と、前記第１レジストパターンを形成した前記炭化珪素層に第１導電型の不純物イオンを注入する第１イオン注入工程と、前記第１レジストパターンをエッチングにより幅を減少させた第２レジストパターンを形成するとともに前記第２レジストパターンに覆われていない前記炭化珪素層の表面に堆積層を形成する第２マスク形成工程と、前記第２レジストパターンを形成した前記炭化珪素層に前記堆積層を介して第２導電型の不純物イオンを注入する第２イオン注入工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、チャネル長が均一で閾値電圧がそろった炭化珪素半導体装置を自己整合的に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１ないし８は、この発明を実施するための実施の形態１における、炭化珪素半導体装置であるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法を示す断面模式図である。以下、これらの図を参照して実施の形態１の製造方法の処理手順を説明する。
【００１１】
はじめに、図１に示すように、ｎ+型の炭化珪素基板１の表面上に炭化珪素層である炭化珪素ドリフト層２をエピタキシャル成長する。炭化珪素ドリフト層２の膜厚は２０μｍ、ｎ型不純物濃度は１×１０１６／ｃｍ３とする。
つづいて、炭化珪素ドリフト層２の表面上にポジ型のフォトレジストを塗布し、加熱、フォトリソグラフィによるパターン転写、アルカリ現像液による現像を順に行うことにより高さ２．５μｍの第１レジストパターン３を形成する（第１マスク形成工程）。ここで、ポジ型のフォトレジストは、感光材とベース樹脂と有機溶媒とを主成分としたものを用いる。
【００１２】
次に、図２に示すように、炭化珪素ドリフト層２の表面上に第１レジストパターン３を形成した状態で、第１導電型の不純物イオンでありｎ型の不純物となる窒素イオンを炭化珪素ドリフト層２に注入する（第１イオン注入工程）。このイオン注入により、炭化珪素ドリフト層２の表面側で第１レジストパターン３に覆われていない部分にソース領域４が形成される。第１イオン注入工程においては、窒素の濃度が炭化珪素ドリフト層２の表面から深さ０．３μｍまで３×１０１９／ｃｍ３でほぼ一定（ボックスプロファイルという）となるように窒素イオンを注入する。イオン注入時の炭化珪素基板１の温度は２５℃とする。
【００１３】
このとき、第１レジストパターン３では、窒素イオンの注入により第１レジストパターン３の硬化が起こり、特にその表面近傍がより硬化する。というのは、窒素イオンの注入により、第１レジストパターン３の感光材やベース樹脂の分解反応が起こり有機酸や水素イオンなどの酸性物質が反応生成物として生じると同時に、ベース樹脂間の架橋反応が生じるからである。このように、第１レジストパターン３が硬化するため、後述するドライエッチングによっても第１レジストパターン３の断面形状が等角写像的に変化し、エッジ部分が丸まったりしにくくなる。
【００１４】
つづいて、堆積効果ガスである八フッ化プロパン(Ｃ３Ｆ８)ガスと酸素ガスとを用いて、図２に示した構造にドライエッチングを行う。このドライエッチングにより、図３に示すように、第１レジストパターン３はその幅と高さが減少して第２レジストパターン５となり、また、ソース領域４を含む炭化珪素ドリフト層２の表面のうち第２レジストパターン５に覆われていない部分に堆積層６が形成される（第２マスク形成工程）。ドライエッチングは、誘導結合プラズマ方式のプラズマエッチング装置を用いて、エッチングガスとして、Ｃ３Ｆ８ガスと酸素ガスの混合ガスを使用し、ガス圧力を１Ｐａ、アンテナパワーを８００Ｗ、基板バイアスパワーを０Ｗと設定して行う。Ｃ３Ｆ８ガスの混合率は２５％である。ここで、Ｃ３Ｆ８ガスなどの堆積効果ガスと酸素ガスとの混合比は、堆積効果ガスの混合率（％）として、堆積効果ガスのガス流量と、酸素ガスと堆積効果ガスの合計ガス流量との比で表し、堆積効果ガスの混合率（％）＝（堆積効果ガスのガス流量／酸素ガスと堆積効果ガスの合計ガス流量）×１００の式によって定義する。
【００１５】
ここで、堆積層６が形成されるのは、ドライエッチング中に、プラズマ化したエッチングガスどうしが反応した反応生成物や、プラズマ化したエッチングガスと有機材料で構成される第１レジストパターン３との反応生成物が、炭化珪素ドリフト層２の表面に堆積するためである。炭化珪素ドリフト層２の表面はシリコン基板の場合と異なり炭素を有していることも、堆積層６の形成に有利に働く。また、この堆積層６は、第１レジストパターン３に覆われていて第２レジストパターン５に覆われていない炭化珪素ドリフト層２の表面（後述のチャネル領域とゲート絶縁膜の界面）にも形成され、堆積層６と第２レジストマスク５はつながって形成される。
【００１６】
このとき、図３に示すように、第１レジストパターン３の高さ（Ｈ１）と第２レジストパターン５の高さ（Ｈ２）とから求めるＨ１−Ｈ２をΔＨとし、第１レジストパターン３の幅（Ｗ１）と第２レジストパターン５の幅（Ｗ２）とから求めるＷ１−Ｗ２をΔＷとする。ここで、第１レジストパターン３および第２レジストパターン５（以降、単にレジストパターンという）の高さおよび幅は、それぞれ、レジストパターンの断面形状の頂部から炭化珪素ドリフト層２の表面までの距離、および、断面形状におけるレジストパターンの基底部の幅のことを指す。レジストパターンは断面の左右方向に均等に幅が減少するため、図３に示したようにΔＷの半分のΔＷ／２がレジストパターン側面のエッチング量となる。
本実施の形態においては、ΔＨとΔＷはそれぞれ０．８μｍ、２μｍである。また、ドライエッチング後の堆積層６の膜厚は３０ｎｍである。
【００１７】
また、図３に示したレジストパターンの高さと幅との減少について、ΔＷに対するΔＨの比をトリミング比と定義する。本実施の形態においてトリミング比は０．４であったが、後述の第２イオン注入工程において、イオン注入のマスクとして必要とされる所定の高さ以上のレジストパターン膜厚が必要であるため、トリミング比の値は小さい方が望ましい。
ドライエッチングが等方性である場合はトリミング比が０．５となり、ドライエッチングがレジストパターン側面のエッチング量よりもレジストパターンの高さの減少量が大きい異方性エッチングの場合はトリミング比が０．５より大きな値となる。
【００１８】
トリミング比を０．５より小さな値にするためには、レジストパターン側面のエッチング量よりもレジストパターンの高さの減少量が小さい異方性エッチングとする必要がある。そのためには、ドライエッチング中に競合して起こっているレジストパターンのエッチング効果と堆積効果とのうち、堆積効果の比率を増加させるとよい。このようにすることにより、レジストパターン側面のエッチング量に対するレジストパターン頂部のエッチング量を低減でき、トリミング比を低減することができる。
さらに、第１イオン注入工程において、第１レジストパターン３の頂部に窒素イオンが注入されているため第１レジストパターン３の頂部が第１レジストパターン３の側面より硬化していることも、トリミング比を低下させる効果がある。このことは、我々が見出した、イオン注入されたレジストパターンのエッチング速度がイオン注入されていないレジストパターンのエッチング速度より低下する現象からも裏付けられる。
このような、トリミング比を低下させたドライエッチング条件およびイオン注入によるレジストパターンの頂部の硬化により、レジストパターンの断面形状を等角写像的に変化させることができる。
【００１９】
また、本実施の形態においては、ドライエッチング時の基板バイアスパワーを０Ｗに設定しているが、これはプラズマ化したエッチングガスの基板への入射エネルギーを低くすることを目的としている。この結果、エッチング時のレジストパターンの高さの減少量が抑制されトリミング比を低下させる効果がある。ただし、本実施例のエッチング条件は所望のトリミング比が得られるならば基板バイアスパワーを０Ｗに限るものではない。
本実施の形態の第２マスク形成工程のドライエッチングでは、前述の通り、Ｃ３Ｆ８ガスの混合率を２５％としたが、このガスの混合率は、ΔＷがプラスの値であってＯ２ガスとＣ３Ｆ８ガスの混合率が１０％から１００％の範囲の中でトリミング比が最小となる混合率である。Ｏ２ガスとＣ３Ｆ８ガスの混合率とトリミング比の関係、および、他のドライエッチングガスの場合については、後で詳しく説明する。
なお、Ｏ２ガスのみを用いてドライエッチングを行った場合にはトリミング比は１．５と大きな値となり、第２レジストパターン５の高さ（Ｈ２）の確保が困難になる。また、炭化珪素ドリフト層２の表面に不要な酸化膜が形成される。
【００２０】
次に、図４に示すように、炭化珪素ドリフト層２の表面上に第２レジストパターン５を形成した状態で、第２導電型の不純物イオンでありｐ型の不純物であるアルミニウム（Ａｌ）イオンを炭化珪素ドリフト層２に注入する（第２イオン注入工程）。第２イオン注入工程においては、ソース領域４を含む炭化珪素ドリフト層２の表面から深さ０．８μｍまでＡｌの濃度が２×１０1８／ｃｍ３で一定（ボックスプロファイル）となるようにＡｌイオンを注入する。イオン注入時の炭化珪素基板１の温度は２５℃とする。
【００２１】
図４に示した第２イオン注入工程後の断面模式図において、第２イオン注入工程によりＡｌイオンが注入された炭化珪素ドリフト層２の領域のうち、第１イオン注入工程により形成されたソース領域４以外の部分をベース領域７とする。ソース領域４にも、第１イオン注入工程で注入されたｎ型の不純物となる窒素イオンと逆の導電型を与えるｐ型の不純物であるＡｌイオンが第２イオン注入工程で注入される。しかしながら、第１イオン注入工程で注入されるイオンの体積密度が第２イオン注入工程で注入されるイオンの体積密度より多いため、ソース領域４は後述の活性化アニール工程の後にｎ型となる。ベース領域７は、第２イオン注入工程において、初期の炭化珪素ドリフト層２のｎ型不純物濃度より多くのｐ型不純物が注入されるため、後述の活性化アニール工程の後にｐ型となる。
【００２２】
つづいて、図５に示すように、第２レジストパターン５と堆積層６を除去した後、ソース領域４およびベース領域７を含む炭化珪素ドリフト層２の表面にカーボン保護層１３を形成し、第１イオン注入工程および第２イオン注入工程で注入された不純物イオンを活性化するためのアニールである活性化アニールを行う。アニール条件は、Ａｒガス雰囲気中、１７００℃、１０分間である。活性化アニール後にカーボン保護層１３を除去する（活性化アニール工程）。
次に、図６に示すように、ソース領域４およびベース領域７を含む炭化珪素ドリフト層２の表面を熱酸化して所望の厚みのゲート絶縁膜８を形成する（ゲート絶縁膜形成工程）。つづいて、図７に示すように、ゲート絶縁膜８の上に、導電性を付与した多結晶珪素膜を減圧ＣＶＤ法により形成し、これをパターニングすることによりゲート電極９を形成する（ゲート形成工程）。
【００２３】
その後、図８に示すように、ゲート電極９およびゲート絶縁膜８の上に酸化珪素からなる層間絶縁膜１０を形成後、層間絶縁膜１０およびゲート絶縁膜８に開口し、ソース電極１１および図示しない内部配線を形成する。また、炭化珪素基板１の裏面側にドレイン電極１２を形成する（電極形成工程）。ソース電極１１およびドレイン電極１２の材料としてはＡｌを主成分とする合金とする。図９は、本実施の形態において製造される炭化珪素半導体装置の断面模式図であるが、図９において、ベース領域７のうちゲート絶縁膜８を介してゲート電極９と対向する領域をチャネル領域と呼び、炭化珪素ドリフト層２でイオン注入されていない領域とソース領域４との間でチャネル領域を挟む距離をチャネル長Ｌという。このようにして図９に示す炭化珪素半導体装置である炭化珪素ＭＯＳＦＥＴが製造される。
【００２４】
このように、本実施の形態による炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、レジストパターンに対して堆積効果のある堆積効果ガスとレジストパターンに対してエッチング効果のある酸素ガスとの混合ガスを用いてドライエッチングを行うことにより、レジストパターンの断面形状を等角写像的に変化させることができるため、エッチングの前後のレジストパターンの幅の差に相当するチャネル長が一定にそろいオン抵抗のばらつきが減少する。また、レジストパターンのドライエッチング時に、チャネル領域とゲート絶縁膜との界面をプラズマダメージから保護する堆積層の効果により、閾値電圧のそろった炭化珪素半導体装置を自己整合的に製造できる。
【００２５】
また、本実施の形態による炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、レジストパターンの寸法の調整と炭化珪素層の表面を保護する堆積層の形成とを同時に行うことにより、無機材料をマスクとして用いる際に必要な成膜工程を行う必要がないなど、イオン注入のマスクに無機材料膜を使用する場合と比較すると、工程数を大幅に削減でき、製造コストを削減できるという効果を有する。
さらに、トリミング比とエッチング時間を調整することによって、レジストパターンの高さの減少量と幅の減少量を独立に制御できるという効果も有する。
【００２６】
ここで、Ｏ２ガスと堆積効果ガスとの混合率とトリミング比の関係を、詳しく説明する。
まず、堆積効果ガスがＣ３Ｆ８ガスである場合のドライエッチング時のＣ３Ｆ８ガスの混合率とトリミング比の関係を図１０に示す。
図１０において、Ｃ３Ｆ８ガスの混合率を０％から増加させていくと、トリミング比は、Ｃ３Ｆ８ガスを混合しない場合の値である１．５から減少し、混合率１０％で０．７、混合率２５％で０．４となり、さらに混合率を増やすと、混合率４０％で０．７、混合率５０％で１．０と増加する。このようにトリミング比が増加するのは、レジストパターンの寸法の減少量であるΔＷが０に近づくからであり、混合率が６０％になると、トリミング比は、Ｃ３Ｆ８ガスを混合しない場合のトリミング比１．５を越える２．０となる。
さらに混合率が増加すると、ΔＷがマイナスの値となる、すなわち、レジストパターンの寸法が増加するため、混合率８０％ではトリミング比は−２．０とマイナスの値となる。混合率が９０％以上になると、レジストパターンの寸法の減少量であるΔＷのみならずレジストパターン５の高さの減少量であるΔＨもマイナスの値となるため、トリミング比は再びプラスの値となる。
【００２７】
本実施の形態においては、レジストパターンの寸法を縮小させることが目的であるので、ΔＷがマイナスの値となることは望ましくない。ΔＷがプラス（正）の値である範囲でトリミング比が小さくなるＣ３Ｆ８ガスの混合率が１０％から４０％の範囲でトリミング比が０．７５以下となり、Ｃ３Ｆ８ガスを添加しないＯ２ガスのみのトリミング比１．５と比較してトリミング比を半分以下にすることができる。また、ΔＷがプラスの値でかつトリミング比が０．４〜０．７の範囲となる混合比の場合には、単位時間当たりのレジストパターンの寸法変動量ΔＷが大きく、短時間で所望の寸法変動量を得ることができた。特に、混合率２５％の近傍でトリミング比が極小値となり、レジストパターンの寸法を再現性よく縮小することができた。
【００２８】
次に、Ｃ３Ｆ８ガスと同種の炭素とフッ素を主成分とするＣＦ系のガスである四フッ化炭素（ＣＦ４）ガスおよび三フッ化メタン（ＣＨＦ３）ガスが堆積効果ガスである場合の、ドライエッチング時の混合率とトリミング比の関係を図１１と図１２にそれぞれ示す。
図１１と図１２においては、堆積効果ガスがＣ３Ｆ８ガスである図１０とは異なり、混合率を０％から増加させていくに従いトリミング比は１．５から減少し、トリミング比は増加することなくマイナスの値にまで減少する。ＣＨＦ３ガスのように水素を含むガスを使用した場合、他のガスを使用した場合と比較して堆積効果が小さくなる傾向があるため堆積層の厚さが数ｎｍ以下と小さくなるが、プラズマダメージの回避のために十分な堆積層が形成されればよい。
【００２９】
これらのガスは堆積効果が強い特徴がある。このため、混合率を増加させていくとΔＨが減少し、ある混合率においてΔＨが０となると共にトリミング比も０となり、さらに、混合率を増加させるとΔＨおよびトリミング比がマイナスの値となる。さらに、混合率を増加させるとΔＨもマイナスの値となるため、トリミング比はプラスの値となる。
前述のように、本実施の形態においてはレジストパターン寸法を縮小させることが目的であるので、レジストパターンの寸法が減少するΔＷがプラスの範囲は、ＣＦ４ガスの場合には混合率１０％から６０％の範囲でトリミング比が０．３〜０．７の範囲となり、ＣＨＦ３ガスの場合には混合率１０％から５０％の範囲で、トリミング比が０．４〜０．７の範囲であった。また、ΔＷがプラスの値でかつトリミング比が０．０〜０．７の範囲では、単位時間当たりのレジストパターンの寸法変動量ΔＷが大きく、短時間で所望の寸法変動量を得ることができた。
【００３０】
また、ＣＦ系のガスとは主成分が異なる堆積効果ガスである六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスの場合の、ドライエッチング時の混合率とトリミング比の関係を図１３に示す。堆積効果ガスがＳＦ６ガスである場合の混合率とトリミング比の関係は、堆積効果ガスがＣ３Ｆ８ガスの場合と似たふるまいを示した。図１３において、混合率を０％から増加させていくとトリミング比は一旦減少するが再び増加していく。
【００３１】
堆積効果ガスがＳＦ６ガスの場合、ΔＷがプラスの範囲にあるときのトリミング比の極小値はおよそ０．５と等方性エッチングの値と同じであるが、混合率が１０％から５０％の範囲でトリミング比はＳＦ６ガスを混合しない場合のトリミング１．５より小さくできた。また、ΔＷがプラスの値でかつトリミング比が０．５〜０．７の範囲では、単位時間当たりのレジストパターンの寸法変動量ΔＷを大きくでき、短時間で所望の寸法変動量を得ることができた。混合率２５％の近傍でトリミング比が極小値となるため、レジストパターン寸法の縮小を再現性よく実施するには、２５％近傍の混合率やトリミング比が極小値となる近傍の範囲で行うことが望ましい。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、炭化珪素ドリフト層の厚さを２０μｍ、ｎ型不純物濃度を１×１０１６／ｃｍ３としたが、それぞれこの値に限るものではなく、炭化珪素ドリフト層の厚さは５〜５０μｍの範囲内であればよく、炭化珪素ドリフト層のｎ型不純物濃度は１×１０１５〜１×１０１７／ｃｍ３の範囲内であればよい。また、第１イオン注入工程において注入される不純物イオンの深さおよび不純物濃度は、炭化珪素ドリフト層の表面から深さ０．３μｍまで３×１０１９／ｃｍ３としたが、これに限るものではなく、この不純物濃度は、例えば１×１０１８〜１×１０２１／ｃｍ３であればよい。また、第２イオン注入工程において注入される不純物イオンの深さおよび不純物濃度も上述した条件に限るものではなく、第１イオン注入工程の注入深さより深く、また、第１イオン注入工程の濃度より十分に多ければよい。活性化アニール工程における活性化アニール条件はアルゴンガス中、１７００℃、１０分間としたが、これに限るものではなく、不活性ガス中、１３００〜１９００℃の温度で例えば３０秒〜１時間程度であればよい。また、第１レジストパターンの高さを２．５μｍとしたが、これに限るものではなく、第２レジストパターンの高さがイオン注入のマスクとして必要とされる所定の高さ以上になるように第１レジストパターンの高さを設定すればよい。
【００３３】
ゲート絶縁膜形成工程のゲート絶縁膜としては炭化珪素ドリフト層を熱酸化したものを示したが、これに限るものではなく、酸化珪素堆積膜や他の堆積膜であってもよい。また、ゲート電極形成工程のゲート電極の材料は、スパッタ法などで形成されたアルミニウムやチタンなどの金属であってもよい。電極形成工程のソース電極およびドレイン電極の材料としては、チタン、金などであっても よい。
また、本実施の形態において、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としたが、これらの導電型は逆であってもよい。
【００３４】
さらに、本実施の形態の第２マスク形成工程では、レジストパターンに対して堆積効果のある堆積効果ガスとしてＣ３Ｆ８ガス、ＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、ＳＦ６ガスを使用した例を示したが、堆積効果ガスとしては、二フッ化メチレン（ＣＨ２Ｆ２）ガス、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス、ジクロルメタン（ＣＣｌ２Ｈ２）ガスやこれらの混合ガスであってもよい。
また、第２マスク形成工程では、レジストパターンに対してエッチング効果のある酸素ガスのかわりにアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスや水素ガスなど堆積効果のないガスを用いてもよい。トリミング比が最小となる混合比は選択するガス種によって異なるが、いずれのガスの組み合わせであっても、ガスの混合比はトリミング比が最小となるように設定するのがよい。
なお、本実施の形態においては、第２マスク形成工程におけるドライエッチングによるレジストマスクの形状変化の例として、レジストマスクの高さが減少する例を示したが、レジストマスクの高さは必ずしも減少する必要はなく、第２マスク形成工程のドライエッチングで堆積効果が大きい場合はレジストマスクの高さは増加してもよい。この場合は、ΔＨはマイナスの値をとる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては、レジストパターンの幅を縮小させる方法としてドライエッチングを用いたが、レジストパターンを加熱することでレジストパターンの幅を減少させてもよい。このとき、真空中でレジストパターンを加熱することによって、加熱によるレジストパターンの形状の劣化を抑制することができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態の活性化アニール工程においては、第２レジストパターンと堆積層とを除去した後に活性化アニールを実施しているが、第２レジストパターンおよび堆積層を除去せずに、第２レジストパターンと堆積層を真空中で加熱して炭化させた保護層を付着させてアニールを行ってもよい。この場合、活性化アニール工程におけるカーボン保護層の形成および除去の工程を行う必要がなくなり、製造工程数をさらに削減できる。また、第２レジストパターンおよび堆積層を炭化させた保護層の上にカーボン保護層を形成しても、第２レジストパターンと堆積層を除去する工程が不要となるため製造工程を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置を示す断面模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における堆積効果ガスの混合率とトリミング比の関係図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における堆積効果ガスの混合率とトリミング比の関係図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における堆積効果ガスの混合率とトリミング比の関係図である。
【図１３】この発明の実施の形態１における堆積効果ガスの混合率とトリミング比の関係図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  炭化珪素基板、２  炭化珪素ドリフト層、３  第１レジストパターン、４  ソース領域、５  第２レジストパターン、６  堆積層、７  ベース領域、８  ゲート絶縁膜、９  ゲート電極、１０  層間絶縁膜、１１  ソース電極、１２  ドレイン電極、１３  カーボン保護層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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